鄭東新區(qū)龍子湖水生生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建的實踐

□杜軍虎（河南東龍控股有限公司）

鄭東新區(qū)龍子湖水生生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建的實踐

□杜軍虎（河南東龍控股有限公司）

龍子湖為平原淺水型新建人工湖泊，水環(huán)境面臨的主要問題為水體富營養(yǎng)化。結(jié)合其現(xiàn)狀及集雨區(qū)的污染特征，通過水生植物群落、大型底棲生物群落、魚類群落及凈化輔助工程等人為引導(dǎo)水體生態(tài)系統(tǒng)向健康的清水型生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，從而提高龍子湖水體自凈能力，并對構(gòu)建過程中水質(zhì)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，根據(jù)數(shù)據(jù)分析龍子湖水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到IV類標(biāo)準(zhǔn)，各項水質(zhì)指標(biāo)的波動可以通過自身的生態(tài)進(jìn)行調(diào)整，正趨于自然界本應(yīng)有的平衡狀態(tài)。

龍子湖；水生生態(tài)系統(tǒng)；構(gòu)建；實踐

1 龍子湖工程概況

龍子湖水系工程位于鄭東新區(qū)龍子湖大學(xué)園區(qū)的魏河以南、東風(fēng)渠以北、107輔道以東、京珠高速路以西，西距龍湖約3km，是鄭東新區(qū)生態(tài)水系工程重要組成部分，它與水源工程、輸水工程、運河工程和龍湖工程共同構(gòu)成完整的鄭東新區(qū)生態(tài)水系。龍子湖為一環(huán)狀人工湖，湖周圍是12所高等院校，由環(huán)狀湖形成的湖心島為約1km2的公共建設(shè)用地，龍子湖與道路之間作為景觀綠化用地。龍子湖水域面積為95萬m2，龍子湖正常水位82.00m時，水體約220萬m3。內(nèi)環(huán)岸線長5.12km，外環(huán)岸線長6.52km，岸線總長11.64km。

工程所在區(qū)域?qū)儆谂瘻貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，多年平均降水量629.70mm，多年平均水面蒸發(fā)量1300mm，鄭州市多年年平均氣溫為14.20℃，多年平均風(fēng)速為2.80～3.20m/s，冬季盛行偏西北風(fēng)，夏季盛行偏南風(fēng)，春秋季則交替出現(xiàn)。目前水源為地下水排入。

2 龍子湖生態(tài)方案確定

龍子湖水環(huán)境保護(hù)原設(shè)計采用7.50萬m2的人工濕地水處理工藝，因周邊村民大量棄土和建設(shè)垃圾堆棄在建設(shè)場址，外運成本太高，致使原人工濕地方案實施困難。且龍子湖為平原淺水型湖泊，水環(huán)境面臨的主要問題為水體富營養(yǎng)化，根據(jù)水質(zhì)現(xiàn)狀調(diào)查與潛在的污染源分析，存在生活污水、城市垃圾、旅游污染、建筑施工污染及其他污染等，存在水體富營養(yǎng)化的潛在風(fēng)險。

龍子湖2014年5月開始蓄水，2015年8月全湖蓄水并達(dá)到設(shè)計水位，大量的外來污染物通過地表徑流或雨水管道流入湖中，水體出現(xiàn)了不同程度的藻類。2015年12月經(jīng)設(shè)計方案調(diào)整并通過專家評審，龍子湖生態(tài)方案確定為清水型生態(tài)系統(tǒng)處理方案并于2016年5月開始實施。

3 湖區(qū)雜草、野生魚類等有害生物控制

在進(jìn)行沉水植物群落構(gòu)建前，首先對湖區(qū)內(nèi)原有的雜草進(jìn)行了清除。為湖區(qū)水生生態(tài)構(gòu)建提供條件。龍子湖中的有害生物主要指野雜魚、龍蝦、福壽螺等，大量的有害生物的存在會大量啃食沉水植物、攪動水體引起水體渾濁，因此需要對湖區(qū)中的有害生物情況進(jìn)行控制。采用1.50～2.00mm的絲網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)分隔式捕撈。

4 龍子湖生態(tài)構(gòu)建

4.1 水生植物群落構(gòu)建

4.1.1 水生植物選擇

選擇原則：促進(jìn)懸浮物沉降，防再懸??；凈化能力強，四級凈化；生態(tài)景觀效果好；生態(tài)安全，非外來物種；物種多樣，增加抗逆性及穩(wěn)定性。根據(jù)鄭東新區(qū)區(qū)域氣候、地質(zhì)地貌、以及周邊區(qū)域情況，水生植物以苦草、黑藻、竹葉眼子菜為優(yōu)勢先鋒種，冬季優(yōu)勢種選擇伊樂藻、菹草，伴生種為微齒眼子菜、金魚藻、穗狀狐尾藻、輪葉狐尾藻、小葉眼子菜。

4.1.2 水生植物配置

依據(jù)優(yōu)勢種+伴生種群落式片植、沉水植物生態(tài)由高到低由近及遠(yuǎn)、植物混植群落式配置、冬夏季種輪作的配置原則。龍子湖采用6種植物群落配置：黑藻—伊樂藻、竹葉眼子菜—菹草—輪葉狐尾藻、苦草—黑藻—伊樂藻、竹葉眼子菜—穗狀狐尾藻—小葉眼子菜、苦草—伊樂藻、苦草—微齒眼子菜—金魚藻。

4.1.3 區(qū)域種植設(shè)置

通過十種植物組合六種植物群落分布于湖區(qū)兩側(cè)78.50m至82.00m高程之間，種植面積40萬m2?？嗖菰灾矃^(qū)域均設(shè)置在沿岸帶，主要考慮：①苦草景觀效果較好，栽植在岸邊，能最大程度的體現(xiàn)“水下森林”的感觀效果；②苦草對于栽植環(huán)境要求較高，沿岸帶可保證光照條件充足，有利于苦草生長；③原湖區(qū)水體中，草食性魚類較多，而草食性魚類多為底層魚，栽植在較深的區(qū)域，苦草有被魚類吃掉的風(fēng)險。其余品種的栽植區(qū)域設(shè)置原則為，兩個（及以上）相鄰的群落中的若存在同一品種，將這個品種的栽植區(qū)域劃分在群落的交匯處。這樣有利于某種沉水植物可以更快的形成一個種群，并且極大地降低了在休眠期被其他品種沉水植物完全覆蓋的現(xiàn)象產(chǎn)生。

4.1.4 種植方法

水深0.50m內(nèi)區(qū)域采用人工種植，超過0.50m區(qū)域采用“扦插法”種植。若遇湖底部分位置土壤較少和水位較深時，不利于植物種植時，可采用“網(wǎng)袋種植法”、“下管覆土法”、“泥包拋投法”。

4.2 大型底棲動物群落構(gòu)建

鑒于龍子湖為新建湖泊，其沉積物積累較慢，從生態(tài)系統(tǒng)完整性考慮，投放具有有機碎屑攝食能力不同梯度的有機物分解功能群。底棲動物投放總量為18654kg，其中梨型環(huán)棱螺、銅銹環(huán)棱螺各2088kg，投放密度1粒（只）/m2，無齒蚌14478kg分兩批投放，每批投放密度1/3粒（只）/m2。通過該3種底棲動物，構(gòu)建底棲動物群落。

4.3 魚類群落構(gòu)建

根據(jù)龍子湖現(xiàn)狀，很多魚類逐步建立種群，尤其是小型魚類和底棲雜食性魚類，這對浮游動物會有較大影響，從而不利于浮游植物的控制和清水態(tài)湖泊的形成。底棲魚類還會增加沉積物的再懸浮和營養(yǎng)鹽的釋放。控制這些魚類的數(shù)量，從而構(gòu)建控制浮游植物能力強、健康的食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)，是建立清水態(tài)生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。根據(jù)對龍子湖魚類的調(diào)查研究、區(qū)域氣候、周邊區(qū)域情況及魚類的特性，選用濾食性魚類為鰱900尾；肉食性魚類烏鱧6000尾、鯰1800尾、鱤4800尾。

無齒蚌幼蟲必須在黃顙魚魚鰓內(nèi)寄生，方能完成變態(tài)發(fā)育，從而獲得有機體繁殖，黃顙魚—無齒蚌可形成生物互利功能群，同時黃顙魚還可捕食雜食性魚類，提高浮游動物生物量，控制浮游植物生物量，根據(jù)無齒蚌放養(yǎng)密度及浮游植物控制作用，黃顙魚放養(yǎng)1200尾。

5 水質(zhì)凈化輔助工程

5.1 碳素纖維生態(tài)草

碳素纖維生態(tài)草作為凈化水質(zhì)的輔助材料，主要是通過其吸附水質(zhì)中的微生物，達(dá)到凈化水質(zhì)、提高透明度的功能。結(jié)合龍子湖實際，選用上浮型碳素纖維生態(tài)草，主要布置在引水明渠入湖口處，種植密度為每隔40m距離種植20m長，種植區(qū)內(nèi)為1根/m2，3720根。

5.2 循環(huán)增氧

湖區(qū)水面在工程塑造時，存在一些相對封閉的區(qū)域，相對于整個湖區(qū)水體，這些湖灣區(qū)內(nèi)的水體更易發(fā)生惡化。水體溶解氧含量過低將會導(dǎo)致諸多的水質(zhì)問題，對水體復(fù)氧，不僅可以有效氧化水體中部分還原性物質(zhì)，還可以為構(gòu)建良性水生態(tài)系統(tǒng)創(chuàng)造有利條件。龍子湖采用9臺太陽能表面曝氣設(shè)備—太陽能循環(huán)增氧機，作用半徑40m，垂直作用深度約2.50m，避免了沿線鋪設(shè)線路，且降低了運行費用。

5.3 浮動濕地

浮動濕地是對自然濕地的仿生模擬，不僅能夠種植、移栽各類水、陸生植物，形成豐富的水面景觀，同時為各類水生動物、禽類提供棲息環(huán)境，還具備人工潛流濕地的功效，能大量吸附凈水微生物，具有高效的凈水能力。為進(jìn)一步凈化水體、豐富龍子湖水面景觀，在龍子湖西路東側(cè)、平安大道北側(cè)和龍子湖北路南側(cè)、明理路東側(cè)較開闊水域分別布置浮動濕地，共計2520m2。

6 水質(zhì)監(jiān)測及優(yōu)化調(diào)整

龍子湖為新建人工湖泊，生態(tài)結(jié)構(gòu)的形成是緩慢的，在完成水生生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建后，初期系統(tǒng)還不夠穩(wěn)定，需通過對系統(tǒng)中各個要素的連續(xù)監(jiān)測來分析影響生態(tài)系統(tǒng)正常運行的內(nèi)外因素，優(yōu)化水生高等植被結(jié)構(gòu)、食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)和底棲生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級，最終建立穩(wěn)定、長效的湖泊清水態(tài)生態(tài)系統(tǒng)。

7 水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

龍子湖水生生態(tài)構(gòu)建期為2016年4月至2017年2月，2017年3月開始進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，水質(zhì)監(jiān)測貫徹全過程。監(jiān)測結(jié)果可以看出：隨著水生生態(tài)的構(gòu)建，水質(zhì)指標(biāo)總磷趨于平穩(wěn)下降，種植完成1個月內(nèi)有微量提升，隨后又趨于平穩(wěn)；總氮指標(biāo)的變化趨勢可以看出，總磷在特點季節(jié)月份會急劇升高，在未采取任何人為干擾措施情況下指標(biāo)隨后急劇下降并最終趨于平穩(wěn)；水體透明度指標(biāo)在水生生態(tài)構(gòu)建形成過程中急劇升高并趨于平穩(wěn)。

經(jīng)過對各種因素的分析：總磷指標(biāo)的兩次遞減和總氮的兩次突變均發(fā)生在夏季和冬季，存在降雨和降雪過程，降雨和降雪后地表水流入湖區(qū)為主要影響因素。龍子湖水生生態(tài)構(gòu)建后的水體自凈能力已經(jīng)顯現(xiàn)。另外，根據(jù)總氮和透明度在水生生態(tài)構(gòu)建期各個區(qū)域值比較離散可以看出，龍子湖內(nèi)部水體交換較為緩慢，更突顯水生生態(tài)構(gòu)建實施的正確性和必然性。

8 結(jié)語

綜上所述，龍子湖通過底質(zhì)改良、沉水植物種植、底棲生物和魚類投放等措施，構(gòu)建水生態(tài)系統(tǒng)，使水體自凈能力得到增強，水體中的污染物得到吸收降解，湖區(qū)主要水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅳ類；水體清澈，水體透明度≥1.50m，“水下森林”與“水下草原”景觀已經(jīng)展現(xiàn)；沉水植物、大型底棲動物、魚類，水體生態(tài)系統(tǒng)初步形成。根據(jù)水生生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建完成后的監(jiān)測結(jié)果，龍子湖各項水質(zhì)的波動可以通過自身的生態(tài)進(jìn)行調(diào)整，正趨于自然界本應(yīng)有的平衡狀態(tài)。

［1］張毅敏，胡孟春，張永春.人工湖生態(tài)設(shè)計探討［C］//國家環(huán)境保護(hù)總局南京環(huán)境科學(xué)研究所.中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)年會優(yōu)秀論文集.北京：中國環(huán)境出版社，2008：988.

［2］劉水芹，田華，梁國康.大型人工湖泊生態(tài)環(huán)境變化分析及對策探討［A］.首屆中國湖泊論壇論文集［C］，2011.

［3］齊春山.水系生態(tài)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用（M）.北京：水利水電出版社.2015.

X321

B

1673-8853（2017）09-0008-02

杜軍虎（1981-），男，工程師，主要從事水利工程建設(shè)管理工作。

2017-6-28

編輯：劉長垠